JPH0387047A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPH0387047A JPH0387047A JP22608989A JP22608989A JPH0387047A JP H0387047 A JPH0387047 A JP H0387047A JP 22608989 A JP22608989 A JP 22608989A JP 22608989 A JP22608989 A JP 22608989A JP H0387047 A JPH0387047 A JP H0387047A
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- carbon film
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- carbon
- insulating carbon
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Landscapes
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- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は半導体装置に関し、特に絶縁膜に関する。
従来、半導体装置は層間絶縁膜としてシリコン酸化膜９
衷記保護膜としてシリコン窒化膜が主に用いられていた
。
衷記保護膜としてシリコン窒化膜が主に用いられていた
。
第４図は従来のバイポーラトランジスタの要部の断面図
である。
である。
Ｐ型半導体基板ｌＯ上の素子の下に当る部分にはＮ＋埋
込拡散層４が、そしてその周囲にＰ＋分離拡散層６が形
成されている。埋込拡散層４上には素子の能動部分とな
るＮ型エピタキシャル層１１が形成されてかり、このエ
ピタキシャル層には Ｐ＋分離拡散層６と共に素子間の
絶縁を行なうシリコン酸化膜２２が形成されている。島
状に残されたＮ型エピタキシャル層１１に、Ｎ＋コレク
タ引き出し層５をＮ埋込拡散層４に至適する深さに形成
し、更にＮＪＩエピタキシャル層の別の部分にＰ＋グラ
フトベース７、Ｐ真性ペース８及びＮ＋エゼッタ９を拡
散により形成する。Ｐ＋グラフトベース７には金属電極
２（主にＡＩ）が接続される。Ｎ＋工ぐ、り９及びＮ＋
コレクタ引き出し層５にはＮ＋ポリシリコン電極３と金
属電極２が接続される。そして企画をシリコン窒化膜２
３で覆い、素子表置の絶縁。
込拡散層４が、そしてその周囲にＰ＋分離拡散層６が形
成されている。埋込拡散層４上には素子の能動部分とな
るＮ型エピタキシャル層１１が形成されてかり、このエ
ピタキシャル層には Ｐ＋分離拡散層６と共に素子間の
絶縁を行なうシリコン酸化膜２２が形成されている。島
状に残されたＮ型エピタキシャル層１１に、Ｎ＋コレク
タ引き出し層５をＮ埋込拡散層４に至適する深さに形成
し、更にＮＪＩエピタキシャル層の別の部分にＰ＋グラ
フトベース７、Ｐ真性ペース８及びＮ＋エゼッタ９を拡
散により形成する。Ｐ＋グラフトベース７には金属電極
２（主にＡＩ）が接続される。Ｎ＋工ぐ、り９及びＮ＋
コレクタ引き出し層５にはＮ＋ポリシリコン電極３と金
属電極２が接続される。そして企画をシリコン窒化膜２
３で覆い、素子表置の絶縁。
素子表面の化学的物理的な安定化を得るための表面保護
を行なっている。
を行なっている。
上述した従来の半導体装置は、層間の絶縁膜としてシリ
コン酸化膜２表面保護膜としてシリコン窒化膜が主に用
いられていた。これらの膜は熱伝導率が約０．０１４Ｗ
／ｃｍ−にと低く、素子で発生した熱の放熱が悪いとい
う欠点がある。筐た電気抵抗が約１０１４０・ｃｍ程度
であるため、絶縁のためには１００Ａ以上の厚さが必要
である。従ってコンデンサを作成する場合、容量の向上
を妨げる原因の一つとなっている。
コン酸化膜２表面保護膜としてシリコン窒化膜が主に用
いられていた。これらの膜は熱伝導率が約０．０１４Ｗ
／ｃｍ−にと低く、素子で発生した熱の放熱が悪いとい
う欠点がある。筐た電気抵抗が約１０１４０・ｃｍ程度
であるため、絶縁のためには１００Ａ以上の厚さが必要
である。従ってコンデンサを作成する場合、容量の向上
を妨げる原因の一つとなっている。
上述した従来の半導体装置が層間の絶縁膜にシリコン酸
化膜９表面保護膜にシリコン窒化膜を用いているのに対
し、本発明は、この層間絶縁膜及び表面保護膜として、
熱伝導性、電気抵抗、化学的・物理的安定性にすぐれた
絶縁性炭素膜を用いているという相違点を有する。
化膜９表面保護膜にシリコン窒化膜を用いているのに対
し、本発明は、この層間絶縁膜及び表面保護膜として、
熱伝導性、電気抵抗、化学的・物理的安定性にすぐれた
絶縁性炭素膜を用いているという相違点を有する。
本発明の半導体装置は、層間絶縁膜筐たは表面保護膜と
して、絶縁性炭素膜を用いたものである。
して、絶縁性炭素膜を用いたものである。
次に本発明について図面を参噸して説明する。
第１図は本発明の第１の実施例の断面図であシ、本発明
をバイポーラトランジスタに適用した場合を示している
。
をバイポーラトランジスタに適用した場合を示している
。
Ｐ型半導体基板１０上にず埋込拡散層４及びその周囲に
Ｐ＋分離拡散層６が形成されている。この上にＮ型エピ
タキシャル層１１が形成され、素子を形成する部分が島
状に残るようにこのＮ型エピタキシャル層１１はエツチ
ングされている。島状に形成されている。さらに島状の
Ｎ型エピタキシャル層１１の他の部分にＰ＋グラフトベ
ース７及びＰ真性ペース８が拡散法によυ形成されてる
。そしてこのＰ真性ペース８中にはＮ＋エミッタ９が拡
散法により形成されている。
Ｐ＋分離拡散層６が形成されている。この上にＮ型エピ
タキシャル層１１が形成され、素子を形成する部分が島
状に残るようにこのＮ型エピタキシャル層１１はエツチ
ングされている。島状に形成されている。さらに島状の
Ｎ型エピタキシャル層１１の他の部分にＰ＋グラフトベ
ース７及びＰ真性ペース８が拡散法によυ形成されてる
。そしてこのＰ真性ペース８中にはＮ＋エミッタ９が拡
散法により形成されている。
Ｐ＋グラフトベース７上には、ベースの取り出し電極と
して金属電極２（主にＡ７１り、Ｎ＋エミッタ９及びＮ
＋コレクタ引き出し５のＮ型半導体では、金属の半導体
中への拡散を防止するために、直接金属電極はつけず、
間にＮ＋ポリシリコン電極３を入れている。絶縁性炭素
膜１はこれら全体を大きく覆う形となってかり、Ｐ＋分
離拡散層６と共に素子間の絶縁を行ない、また表面の絶
縁、安定化等の表面保護も同時に行なっている。
して金属電極２（主にＡ７１り、Ｎ＋エミッタ９及びＮ
＋コレクタ引き出し５のＮ型半導体では、金属の半導体
中への拡散を防止するために、直接金属電極はつけず、
間にＮ＋ポリシリコン電極３を入れている。絶縁性炭素
膜１はこれら全体を大きく覆う形となってかり、Ｐ＋分
離拡散層６と共に素子間の絶縁を行ない、また表面の絶
縁、安定化等の表面保護も同時に行なっている。
絶縁性炭素膜とは結合による自由電子を持たない炭素の
結合体であり、一般にアモルファス・カーボン、ダイヤ
モンド等のことを言う。この絶縁性炭素膜の性質として
は、熱伝導率が２９Ｗ／ｃｍ・ｋ、［気抵抗率か１０
Ω・ｃｍ以上、ビッカース硬度が約１００００ｋｇ／
ｍｍ”、比誘電率が約６０で、室温中ではめらゆる化学
薬品に対し反応をしない化学的安定性を有し、一般に透
明であり、結晶性の良い物（ダイヤモンド）は紫外域（
λ〉ｚｏｏｏＫ）に対しても透明である等の事項が掲げ
られる。
結合体であり、一般にアモルファス・カーボン、ダイヤ
モンド等のことを言う。この絶縁性炭素膜の性質として
は、熱伝導率が２９Ｗ／ｃｍ・ｋ、［気抵抗率か１０
Ω・ｃｍ以上、ビッカース硬度が約１００００ｋｇ／
ｍｍ”、比誘電率が約６０で、室温中ではめらゆる化学
薬品に対し反応をしない化学的安定性を有し、一般に透
明であり、結晶性の良い物（ダイヤモンド）は紫外域（
λ〉ｚｏｏｏＫ）に対しても透明である等の事項が掲げ
られる。
絶縁性炭素膜は室温中に分いてあらゆる化学薬品に対し
反応をしないという特長を持っているが、水素ガス及び
酸素ガスをプラズマにより分解した活性水素及び活性酸
素と反応をするために、これらのガスにより、絶縁性炭
素膜をエツチングすることができる。よってこの絶縁性
炭素膜はプラズマエツチャーによυ微細加工をすること
が可能である。
反応をしないという特長を持っているが、水素ガス及び
酸素ガスをプラズマにより分解した活性水素及び活性酸
素と反応をするために、これらのガスにより、絶縁性炭
素膜をエツチングすることができる。よってこの絶縁性
炭素膜はプラズマエツチャーによυ微細加工をすること
が可能である。
現在、絶縁性炭素膜の作成方法として、種々の方法が考
案されている。例としては１３．５６ＭＨｚの高周波に
よシプラズマを発生させてガスを分解し、基板上に絶縁
性炭素膜を堆積させる高周波プラズマＣＶＤ法ｔ２−４
５ＧＨｚのマイクロ波によシプラズマを発生させてガス
を分解し、基板上に絶縁性炭素膜を堆積させるマイクロ
波プラズマＣｖＤ法等があう、反応ガスとしては数多の
メタン（ＣＨ４）を含んでいる水素ガスが主に用いられ
ている。
案されている。例としては１３．５６ＭＨｚの高周波に
よシプラズマを発生させてガスを分解し、基板上に絶縁
性炭素膜を堆積させる高周波プラズマＣＶＤ法ｔ２−４
５ＧＨｚのマイクロ波によシプラズマを発生させてガス
を分解し、基板上に絶縁性炭素膜を堆積させるマイクロ
波プラズマＣｖＤ法等があう、反応ガスとしては数多の
メタン（ＣＨ４）を含んでいる水素ガスが主に用いられ
ている。
これらの方法によシ半導体基板をほぼ室温（く６０℃）
に保ったまま絶縁性炭素膜の作成が可能である。！た人
ｒＦエキシマレーザを用いた光ＣＶＤ法による絶縁性炭
素膜の作成も可能である。
に保ったまま絶縁性炭素膜の作成が可能である。！た人
ｒＦエキシマレーザを用いた光ＣＶＤ法による絶縁性炭
素膜の作成も可能である。
この場合の反応ガスは四塩化炭素（ＣＣｌ ４）、ジク
ロルメタンＣＣＣ１ｘＨｚ）等である。
ロルメタンＣＣＣ１ｘＨｚ）等である。
絶縁性炭素膜は、その最大の特長としては、熱伝導率が
２３Ｗ／ｃｍ−ｋ と、シリコン酸化膜の０．０１４Ｗ
／ｃｍ−にと比較し巨大（約１４００倍）であるという
点であシ、よって放熱性は高く素子の温度上昇防止の効
果が大きい。例えば絶縁膜の厚さを１００ＯＡとし、周
囲の温度を２５℃、素子の温度を３５℃とすると、単位
面積当りの放熱量は、シリコン酸化膜の場合０．００１
４ｍＷ／ｃｍ”であるのに対し、絶縁性炭素膜の場合は
、２．０ｍＷ／ａｍ”となるため、放熱性という点だけ
を考えれば、絶縁性炭素膜を用いた場合は７リコン酸化
膜を用いた場合に較べて単位面積当シ約１４００倍の電
力を扱えることになる。また、絶縁性炭素膜はシリコン
基板（熱伝導率１．５ Ｗ／ｃｍ −ｋ ）よりも熱伝
導率が高く基板で放熱している場合にも効果を得ること
ができる。
２３Ｗ／ｃｍ−ｋ と、シリコン酸化膜の０．０１４Ｗ
／ｃｍ−にと比較し巨大（約１４００倍）であるという
点であシ、よって放熱性は高く素子の温度上昇防止の効
果が大きい。例えば絶縁膜の厚さを１００ＯＡとし、周
囲の温度を２５℃、素子の温度を３５℃とすると、単位
面積当りの放熱量は、シリコン酸化膜の場合０．００１
４ｍＷ／ｃｍ”であるのに対し、絶縁性炭素膜の場合は
、２．０ｍＷ／ａｍ”となるため、放熱性という点だけ
を考えれば、絶縁性炭素膜を用いた場合は７リコン酸化
膜を用いた場合に較べて単位面積当シ約１４００倍の電
力を扱えることになる。また、絶縁性炭素膜はシリコン
基板（熱伝導率１．５ Ｗ／ｃｍ −ｋ ）よりも熱伝
導率が高く基板で放熱している場合にも効果を得ること
ができる。
第２図は本発明の第２の実施例の断面図であり、本発明
を電界効果型トランジスタに適用した場合を示している
。
を電界効果型トランジスタに適用した場合を示している
。
Ｐ型半導体１０（Ｐ型半導体基板、又はＰ型拡散層）上
に２ケ所のＮ拡散層を作り、それぞれＮ＋ドレイン１４
．Ｎ＋ンース１５とする。このＮ＋ドレイン１４とＮ＋
ンース１５の間にゲート絶縁部としての絶縁性炭素膜１
３を成長させる。Ｎ＋ドレイン１４．Ｎ＋ンース１５上
にそれぞれＮ＋ポリシリコン電極３及びゲート絶縁部の
絶縁性炭素膜１３の上にそれぞれ金属電極２を作成して
、さらに絶縁性炭素膜ｌを全体に成長させ素子を覆って
いる。
に２ケ所のＮ拡散層を作り、それぞれＮ＋ドレイン１４
．Ｎ＋ンース１５とする。このＮ＋ドレイン１４とＮ＋
ンース１５の間にゲート絶縁部としての絶縁性炭素膜１
３を成長させる。Ｎ＋ドレイン１４．Ｎ＋ンース１５上
にそれぞれＮ＋ポリシリコン電極３及びゲート絶縁部の
絶縁性炭素膜１３の上にそれぞれ金属電極２を作成して
、さらに絶縁性炭素膜ｌを全体に成長させ素子を覆って
いる。
この素子の特長としては、前述の第１の実施例と同じく
、放熱性の向上という点があげられる。
、放熱性の向上という点があげられる。
特に、最も発熱量の大きいゲートの部分に絶縁性炭素膜
が直接に付着されているために、ここでの放熱効果も良
好となっている。
が直接に付着されているために、ここでの放熱効果も良
好となっている。
第３図は本発明の第３の実施例の断面図であり、本発明
をコンデンサに適用した場合である。
をコンデンサに適用した場合である。
Ｎ型半導体基板、Ｎ型拡散層、Ｎ型エピタキシャル層等
のＮ型半導体２１上に高濃度虻拡散層２０の一部を除き
、ある一定厚（約数１００Ａ程度）の絶縁性炭素膜から
なる誘電体膜１７を成長させる。Ｎ＋拡散層２０上のコ
ンデンサとなる部分に、コンデンサ・♂ポリシリコン電
極１９を成長させ、絶縁性炭素膜を成長させなかった部
分にでポリシリコン電極３を成長させる。コンデンサ・
Ｎ＋ポリシリコン電極１９の上にコンデンサ・コンタク
ト電極（金属電極）１８を、ｙポリシリコン電極３上に
金属電極２をそれぞれ成長させ、絶縁性炭素膜１を全体
を覆うように成長させる。
のＮ型半導体２１上に高濃度虻拡散層２０の一部を除き
、ある一定厚（約数１００Ａ程度）の絶縁性炭素膜から
なる誘電体膜１７を成長させる。Ｎ＋拡散層２０上のコ
ンデンサとなる部分に、コンデンサ・♂ポリシリコン電
極１９を成長させ、絶縁性炭素膜を成長させなかった部
分にでポリシリコン電極３を成長させる。コンデンサ・
Ｎ＋ポリシリコン電極１９の上にコンデンサ・コンタク
ト電極（金属電極）１８を、ｙポリシリコン電極３上に
金属電極２をそれぞれ成長させ、絶縁性炭素膜１を全体
を覆うように成長させる。
このように構成された第３の実施例によれば、絶縁性炭
素膜をコンデンサの誘電体１１１１７として用いている
ため、絶縁性炭素膜は比誘電率が約６．０とシリコン酸
化膜の３．９よりも約１５倍大きく、同じ膜厚、同じコ
ンデンサ面積であれば、約１５倍の容量を得ることがで
きる。
素膜をコンデンサの誘電体１１１１７として用いている
ため、絶縁性炭素膜は比誘電率が約６．０とシリコン酸
化膜の３．９よりも約１５倍大きく、同じ膜厚、同じコ
ンデンサ面積であれば、約１５倍の容量を得ることがで
きる。
シリコン窒化膜は比誘電率が′１．５と絶縁性炭素膜よ
うも大きい値をもっているが、電気抵抗において、シリ
コン酸化膜やシリコン窒化膜が約、 ０１４Ω・ｃｍ程
度であるのに対し、絶縁性炭素膜は１０１８Ω・ｃｍと
大きく、同じ絶縁抵抗を求めることだけを考えれば膜厚
をｌ／１０ とすることができるために容量を大きく
することができる。
うも大きい値をもっているが、電気抵抗において、シリ
コン酸化膜やシリコン窒化膜が約、 ０１４Ω・ｃｍ程
度であるのに対し、絶縁性炭素膜は１０１８Ω・ｃｍと
大きく、同じ絶縁抵抗を求めることだけを考えれば膜厚
をｌ／１０ とすることができるために容量を大きく
することができる。
例えば膜厚１０００Ａのシリコン窒化膜の単位酊積当す
の容量は、６６．４０Ｆ ／ ｃ ｒｎ ”であるのに
対し、膜厚を１／１０とした１００Ａの絶縁性炭素膜を
用いた場合の容量は５３１．３ ｎ Ｆ ／ ｃｍ”と
なυ、同一の面積では大きな容量を得ることができる。
の容量は、６６．４０Ｆ ／ ｃ ｒｎ ”であるのに
対し、膜厚を１／１０とした１００Ａの絶縁性炭素膜を
用いた場合の容量は５３１．３ ｎ Ｆ ／ ｃｍ”と
なυ、同一の面積では大きな容量を得ることができる。
また前述の実施例にかける放熱効果も、高周波使用時等
による誘電体の発熱に対して効果をもつ。
による誘電体の発熱に対して効果をもつ。
以上説明したように本発明は、半導体装置の層間絶縁膜
、及び表面保護膜を絶縁性炭素膜で構成することによυ
、放熱効果を増大させることができるという効果がある
。
、及び表面保護膜を絶縁性炭素膜で構成することによυ
、放熱効果を増大させることができるという効果がある
。
更に絶縁性炭素膜は、電気抵抗率がシリコン酸化膜やシ
リコン窒化膜よりも大きく絶縁性が高いため、漏れ電流
減少に効果があう優秀な層間絶縁膜となる。筐た、その
ために絶縁膜の膜厚を薄くすることができるため、比誘
電率が６．０と相まって、大容量コンデンサを作成する
ことができるという効果もある。
リコン窒化膜よりも大きく絶縁性が高いため、漏れ電流
減少に効果があう優秀な層間絶縁膜となる。筐た、その
ために絶縁膜の膜厚を薄くすることができるため、比誘
電率が６．０と相まって、大容量コンデンサを作成する
ことができるという効果もある。
４、
第１図〜第３図は本発明の第１〜第３の実施例の断面図
、第４図は従来のバイポーラトランジスタの断面図であ
る。 １・・・・・・絶縁性炭素膜、２・・・・・・金属電極
、３・・・・・・Ｎ＋ポリシリコン電極、４・・・・・
・Ｎ＋埋込拡散層、５・・・・・・Ｎ＋コレクタ引き出
し層、６・・・・・・Ｐ＋分離拡散層、７・・・・・・
Ｐグラフトベース、８・・・・・・Ｐ真性ベース、９・
・・・・→「工ぐ、夕、ｌＯ・・・・・・Ｐ型半導体基
板、１１・・°・・・Ｎ型エピタキシャル層、１２・・
・・・・ゲート電極、１３・・・・・・ゲート絶縁膜、
１４・・・・・・Ｎ＋ドレイン、１５・・・・・・Ｎ＋
ンース、１７・・・・・・誘電体ｌ膜、１８−−− °
−コンデンサ・コンタクト電極、１９・・・・・・コン
デンサ・Ｎ＋ポリシリコンｔｆｆｌ、２０・・・・・・
♂拡散層、２１・・・・・・Ｎ型半導体、２２・・・・
・・シリコン酸化膜、２３・・・・・・シリコン窒化膜
。
、第４図は従来のバイポーラトランジスタの断面図であ
る。 １・・・・・・絶縁性炭素膜、２・・・・・・金属電極
、３・・・・・・Ｎ＋ポリシリコン電極、４・・・・・
・Ｎ＋埋込拡散層、５・・・・・・Ｎ＋コレクタ引き出
し層、６・・・・・・Ｐ＋分離拡散層、７・・・・・・
Ｐグラフトベース、８・・・・・・Ｐ真性ベース、９・
・・・・→「工ぐ、夕、ｌＯ・・・・・・Ｐ型半導体基
板、１１・・°・・・Ｎ型エピタキシャル層、１２・・
・・・・ゲート電極、１３・・・・・・ゲート絶縁膜、
１４・・・・・・Ｎ＋ドレイン、１５・・・・・・Ｎ＋
ンース、１７・・・・・・誘電体ｌ膜、１８−−− °
−コンデンサ・コンタクト電極、１９・・・・・・コン
デンサ・Ｎ＋ポリシリコンｔｆｆｌ、２０・・・・・・
♂拡散層、２１・・・・・・Ｎ型半導体、２２・・・・
・・シリコン酸化膜、２３・・・・・・シリコン窒化膜
。
Claims (1)
- 半導体基板上に形成された層間絶縁膜または表面保護膜
を有する半導体装置において、前記層間絶縁膜または表
面保護膜が絶縁性炭素膜から形成されていることを特徴
とする半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22608989A JPH0387047A (ja) | 1989-08-30 | 1989-08-30 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22608989A JPH0387047A (ja) | 1989-08-30 | 1989-08-30 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| JPH0387047A true JPH0387047A (ja) | 1991-04-11 |
Family
ID=16839650
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22608989A Pending JPH0387047A (ja) | 1989-08-30 | 1989-08-30 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0387047A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0701283A2 (en) * | 1994-09-12 | 1996-03-13 | Nec Corporation | Semiconductor device with amorphous carbon layer and method of fabricating the same |
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| JPH08264648A (ja) * | 1995-03-23 | 1996-10-11 | Nec Corp | 半導体装置 |
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| JP2012169544A (ja) * | 2011-02-16 | 2012-09-06 | Fujitsu Ltd | 半導体装置、電源装置、増幅器及び半導体装置の製造方法 |
-
1989
- 1989-08-30 JP JP22608989A patent/JPH0387047A/ja active Pending
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